Каменная вата - признанный изоляционный материал, о чем свидетельствует его широкое применение, как в контексте строительных конструкций, так и в установках, используемых в промышленности, отоплении или энергетике.
В случае сложных систем, таких как сети централизованного теплоснабжения с сотнями километров трубопроводов, в дополнение к оптимальным тепловым и прочностным параметрам, чрезвычайно важен метод поддержания свойств изоляции во времени. После укладки трубопроводы не требуют частого ремонта. Старение каменной ваты является сложным явлением и довольно неоднозначным. Итак, как этот процесс влияет на эффективность теплоизоляции?
Каменная вата - материал, который давно используется инженерами промышленных установок и менеджерами тепловых сетей, которые ищут пути повышения энергоэффективности тепловых процессов. Среди преимуществ материала выделяется хорошие параметры теплоизоляции, устойчивость к очень высоким температурам и механической прочности. Многие из трубопроводов, утепленных минеральной ватой, установлены в системе отопления в 1970-х и 1980-х годах, и успешно используется и по сей день. Однако такой длительный срок службы заставляет нас задуматься о том, как материал сохраняет свои тепловые свойства (с коэффициентом теплопроводности на переднем крае) на протяжении многих лет.
Старение изоляции, понимаемое как ухудшение свойств материала в условиях эксплуатации с течением времени, является феноменом, обычно встречающимся во многих промышленных установках. В случае других решений, также используемых в теплотехнике, процессы старения уже были тщательно исследованы и проанализированы. В качестве примера можно дать полиуретановые пены, для которых мы наблюдаем увеличение коэффициента теплопроводности с каждым годом в результате газообмена с окружающей средой и замены вспенивающего газа воздухом, то есть смеси с меньшей изоляционной способностью. В случае с минеральной ватой ситуация не столь ясна.
Каковы критерии применимы к проверке временем минеральной ваты?
Чтобы понять, как время и эксплуатация влияют на промышленную изоляцию из каменной ваты, стоит знать, как устроен материал. Вата состоит из волокон, которые образуются в результате термической обработки пород вулканического происхождения (базальт, габбро, анортозит, доломит). Эти волокна обычно составляют 96-98% массы готового продукта. Оставшиеся 2-4% композиции представляют собой отвержденное органическое связующее, обычно в форме фенолформальдегидной смолы, которая дополнительно обогащена гидрофобными агентами для повышения стойкости материала к влаге и воде. В результате исследований, проведенных в Институте тепловых технологий на факультете энергетики и аэронавигации Варшавского технологического университета, этим последним факторам следует уделять особое внимание при обсуждении старения минеральной ваты.
Исследование проводилось на изоляционных образцах, полученных из различных фрагментов трубопроводов разного возраста, полученных из варшавской тепловой сети. Собранные фрагменты были подвергнуты измерению коэффициента теплопроводности на пластинчатом аппарате с датчиками теплового потока. Средняя температура испытания составляла 40 °C, а одно измерение составляло около 24 часов.
- Полученные результаты, видимые на графике ниже, приводят к выводу, что теплоизоляция каменной ваты не может напрямую зависеть от времени. Об этом может свидетельствовать первичные значения коэффициента теплопередачи, которые были зарегистрированы в случае самых старых образцов, почти 40 лет, - подчеркивает эксперт из Paroc Polska Михал Нисканович.
Как предотвратить старение минеральной ваты?
Однако на вышеприведенном графике можно наблюдать разные значения коэффициента теплопроводности в случае образцов разного возраста, что заставляет задуматься о потенциальных причинах этой деградации. По мнению экспертов, во время оценки должны учитываться внешние условия, при которых работают трубопроводы.
- Изоляция, используемая в сетях централизованного теплоснабжения, подвергается затоплению грунтовыми водами, проникновению песка и гравия в материал, вибрациям, связанным с эксплуатацией трубопровода, а также эксплуатации вблизи автомобильной или железнодорожной сети. Эти факторы, особенно действующие в синергии, могут влиять на структуру ваты и, как следствие, уменьшать ее теплоизоляционные свойства во время службы, - объясняет Михал Нисканович.
Поэтому эффект деградации изоляционного материала можно наблюдать в отношении прочностных свойств в экстремальных условиях, которые, к счастью, можно избежать уже на стадии проектирования. Способом поддержания теплопроводности изоляции каменной ваты во время эксплуатации может быть использование изделий с дополнительным покрытием из усиленной алюминиевой фольги.
Таковым решением является, например, маты PAROC Pro Wired Mat 100 AluCoat.
- В случае матов была применена односторонняя оцинкованная стальная сетка и алюминиевая фольга, которая дополнительно защищает от проникновения влаги в изоляцию, - подводит итог Михал Нисканович.